天津蓟县国家地质公园地质遗迹特征及综合评价

李志华，杨圣坤，董卫宏，胡海博，董志华

（天津市地质调查研究院，天津 300191）

地质公园是以特殊科学意义、稀有性和美学观赏价值的地质遗迹为主体，融合其他自然和人文景观，组合而成的特殊地区[1]。国家地质公园的设立，首要任务是保护珍贵的地质遗迹，其性质上属保护区，无论是从发源、发展理念、准入标准和功能都是当前中国最接近国家公园的保护地[2-3]。地质公园是目前保护地质遗迹的最佳方式，而地质遗迹资源是设立地质公园的基础，科学的认识地质遗迹资源的意义重大[4]。

蓟县国家地质公园位于天津市蓟州区（以前为蓟县）北部山 区，地理位 置 于北纬40°00′～40°15′，东经117°15′～117°35′之间。公园于2001年12月10日经原国土资源部批准建立，并于2003年11月8日揭碑开园。公园总面积264.6km2，由中上元古界景区、盘山花岗岩景区、八仙山石英砂岩峰林峡谷景区、九山顶石英砂岩峰林景区、梨木台石英砂岩峰林峡谷景区、九龙山碳酸盐岩地貌景区、黄崖关断崖地貌景区、府君山地质构造景区八个景区组成。公园内峡谷幽深、空气清新、自然风光秀丽、地质科学奥妙，是一处具有重要科学意义的地质遗迹集中分布区，同时也是休闲度假、旅游揽胜和科学考察的胜地。

自2000年开始，蓟县国家地质公园内开展了大量的地质遗迹调查与保护工作，积累了丰富的地质遗迹资料。但由于各景区陆续、分别开展地质遗迹调查工作，时间跨度较大，使用调查参考规范不同，导致公园内地质遗迹分类方案和评价标准不统一，不利于公园内地质遗迹的开发保护。本文通过对公园内地质遗迹资源的特征、分布、分类和综合评价研究，可以科学合理的进行地质景观点的分级保护与开发，促进景区科普、旅游可持续发展，对理解园区内地质遗迹地学内涵、增强地质遗迹保护意识，实现地质遗迹保护与开发具有重要参考价值。

1 研究区地质概况

公园地层赋存于太古宙角闪片麻变质岩古风化壳基底之上，由老至新发育有中—新元古代、寒武纪和第四纪地层，以陆相碎屑岩和海相碳酸盐岩为主。中新元古界为公园内主要出露地层，形成于距今约16.5～7.8亿年间[5-7]，约占公园总面积68%，主要岩石为碎屑岩类的砾岩、砂岩，黏土岩类的页岩、泥岩和碳酸盐类的白云岩、石灰岩，下伏地层为距今约25亿年的太古界迁西群跑马场组角闪斜长片麻岩变质岩系。上覆地层为距今约5.4亿年古海相沉积的下寒武统昌平组碳酸岩类岩石。

公园地处燕山台褶带南缘，马兰峪复背斜南西翼，区内地层总体走向东西，倾向南，呈单斜产出；西南部发育府君山向斜和盘山穹窿；断层构造呈近东西向、近南北向、北北西向、北西西展布；公园内侵入岩及岩脉主要分布于官庄一带，最大侵入体是盘山岩体，为印支期多次侵入的复合体，主要由中粗粒花岗岩、中细粒黑云母花岗岩、含斑石英二长岩组成，岩脉以辉绿岩、煌斑岩为主。

天津市蓟州区地质简图参见图1。

图1 天津市蓟州区地质简图Fig.1 Geological sketch of Jizhou district in Tianjin

2 地质遗迹资源及类型

2.1 地质遗迹分类方案

地质遗迹资源分类方案较多，陈安泽、赵汀、许涛等都就分类方案进行过研究[8-10]，目前比较规范且使用比较广泛的地质遗迹的分类方案大致分为两个体系：一个是地质公园建设下的体系，为地质公园的保护管理提供支撑，分类依据为2010年原国土资源部编制的《国家地质公园规划编制技术要求》；另一个是地质遗迹行业研究下的体系，为地质遗迹调查研究提供支撑，分类依据为2017年颁布的《地质遗迹调查规范》。两者工作空间尺度不同，导致分类方案和评价对象不尽相同。考虑到本文服务于地质公园开发与建设，因此选用《国家地质公园规划编制技术要求》的分类方案进行分类。

2.2 公园地质遗迹分类

公园内主要地质遗迹共有368处，分为地质（体、层）剖面、地质构造、古生物、矿物与矿床、地貌景观、水体景观、环境地质7大类；地层剖面、构造形迹、古生物遗迹等16类；全国性标准剖面、区域（大型）构造、中小型构造、古无脊椎动物、古植物、古生物活动遗迹、典型矿物产地、典型金属矿床、花岗岩地貌、碎屑岩地貌、可溶岩地貌、火山熔岩地貌、火山碎屑堆积地貌、流水侵蚀地貌、流水堆积地貌、构造地貌、冷泉景观、瀑布景观、滑坡遗迹22亚类（见表1）。具有重要观赏价值和重大科学研究价值的主要为地层剖面类、岩石地貌类、古生物遗迹类、古植物、构造形迹类等景观类型。

2.3 公园内地质遗迹分布

公园内地质遗迹分布情况如下：全国性标准剖面、中小型构造、古无脊椎动物、古植物、古生物活动遗迹、典型金属矿床、火山熔岩地貌、火山碎屑堆积地貌地质遗迹主要分布在中上元古界景区；碎屑岩地貌、流水侵蚀地貌、流水堆积地貌、冷泉景观、瀑布景观主要分布在八仙山、九山顶、梨木台石英砂岩峰林峡谷景区；区域（大型）构造主要分布在府君山地质构造景区；可溶岩地貌主要分布在九龙山碳酸盐岩地貌景区；花岗岩地貌主要分布在盘山花岗岩景区；构造地貌、滑坡遗迹主要分布在黄崖关断崖地貌景区。具体如表1所示。

表1 蓟县国家地质公园主要地质遗迹一览表Table 1 List of main geological reritages in Jixian National Geopark

3 公园内主要地质遗迹特征

3.1 中、新元古界剖面

中、新元古界（即蓟县剖面）广泛出露在燕山地区，蓟县剖面长期以来一直是我国中、新元古界的标准剖面，剖面展布在蓟县城北，从常州村至府君山，长约24km，地层总厚度约9200m。主要包括中新元古界景区和府君山景区地层界线处分界点等66个剖面类地质遗迹景观点（照片1）。蓟县剖面采用的是4系12组的划分方案，全国地层委员会根据国际地层委员会的意见已将中、上元古界更名为中、新元古界。由下而上的次序为：中元古界长城系常州沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组；中元古界蓟县系高于庄组、杨庄组、雾迷山组、洪水庄组、铁岭组；中元古界待建系下马岭组和新元古界青白口系龙山组、景儿峪组。除下马岭组和龙山组之外，其他各组均为层型所在地。最新研究成果表明，蓟县剖面长城系上部以及整个蓟县系连续沉积，连续沉积时间达2.5亿年[11]。

照片1 太古界和中元古界分界线Ptoto 1 The boundary between Archean and Mesoproterozoic

剖面记录了当时的古环境、古气候、古构造、古生物以及各种矿产、水资源等的自然信息。尤其是宏观藻类化石群的发现，对研究生命起源具重大意义。

3.2 花岗岩地貌景观

花岗岩地貌景观地质遗迹主要分布于盘山花岗岩地貌景区，主要分布着印支晚期花岗岩，形成时间距今203～207Ma，断层构造不发育。盘山地貌主要为低山丘陵地貌类型，海拔高度一般为300～500m，主峰挂月峰，海拔864.4m，山势陡峭，坡度20～30°左右。个别悬崖峭壁达70～80°（照片2）。岩体节理裂隙发育，球形风化强烈，形成怪石嶙峋的巨石—石蛋山地貌。既有观光旅游鉴赏价值又有地质科学考察价值。主要有72个地质遗迹景观点，包括花岗岩山峰、花岗岩石蛋地貌、花岗岩崩塌堆积地貌、绝壁、陡崖、洞穴、石窟等。

照片2 花岗岩山峰Photo 2 Granite peaks

3.3 石英砂岩地貌景观

石英砂岩地貌景观类地质遗迹主要分布于九山顶、梨木台、八仙山景区，主要有111个地质遗迹景观点。九山顶分景区为中新元古界自然保护区北段，出露地层主要为中新元古界长城系常州沟组石英砂岩，属于中低山地貌类型（照片3），包括九山顶、翡翠岭、小石林、国画岭、天门口、群兽迎客、一线天等地质遗迹。

照片3 碎屑岩地貌Photo 3 Clastic rock features

八仙山国家级自然保护区，是天津市地势最高，石英砂岩群峰汇集地方，景区出炉地层，主要为中新元古界长城系常州沟组石英砂岩，景区保留许多地质景观，如峰林峡谷、塔林、象形山等地质遗迹。梨木台分景区保留有峡谷、一线天、象形山、山峰、峰丛、峰墙等石英砂岩地貌景观遗迹，出露地层主要是中新元古界长城系常州沟组石英砂岩。

3.4 古生物类景观

公园古生物类景观主要为广泛分布于中新元古界剖面岩石中的宏观藻类化石和叠层石地质遗迹，有62个遗迹点。藻类化石的发现，对研究本区古海洋、古地理、古气候及地球早期生物的诞生及进化具有重大科学价值。其中团山子组多细胞宏观藻类化石群是在团山子组的层中发现的属于红藻类、绿藻类和褐藻类的世界上最古老的多细胞宏观藻类化石，由我国地质学家朱世兴发现。这一重大发现使多细胞生物出现的年代，从国际公认的9亿年前提到17亿年前[12]，这是国际上在地球早期生物圈演化史研究中的一项重大突破。

叠层石是一种由原核生物周期性生命活动与沉积作用相结合而形成的粘附性的增生沉积构造[13]。蓟县中元古代长城纪和蓟县纪是我国上前寒武纪地质历史时期中叠层石最为繁盛的阶段，按照叠层石所赋存的层位，可划分为团山子叠层石组合、高于庄叠层石组合、磨盘峪叠层石组合、闪坡岭叠层石组合和铁岭叠层石组合，不同叠层石组合各具独自特征和规律。其中蓟县系铁岭组灰岩中保存完好的多姿多彩的叠层石，中外地质学家来此参观时，称这一带为“叠层石海”（照片4）；叠层石墙全部由海生多种叠层石组成，不仅图形魅力多彩，像一幅巨型岩画，而且拔地而起，直立如墙，气势恢宏，地质学家誉为“叠层石墙”

照片4 叠层石海洋Photo 4 Stromatolite Ocean

3.5 构造形迹景观

构造形迹内主要有飞来峰区域构造和斜层理、波痕、断层、褶皱、不整合侵入体、干裂、推覆构造、节理等地质构造景观，主要的有50个地质遗迹景观点，分布于各个景区内。其中府君山飞来峰构造，是由于在8亿年景儿峪组地层形成以后，府君山一带发生了一次强烈逆掩断层构造运动，把远在他处的14亿年迷雾山组地层逆推到8亿年景儿峪组地层之上面。后来迷雾山组老地层遭受强烈剥蚀，周围露出了景儿峪组新地层，而残留在山顶上的一部分老地层孤零零的盖在新地层之上，仿佛是从遥远的地方飞来一样，故这种老地层推覆在新地层之上形成的山峰为“飞来峰”（照片5）。府君山飞来峰包括府君山、北岭、老鸹顶、南岭、南梁等山峰。斜层理、波痕、断层、节理、泥裂、褶皱、推覆构造等地质遗迹景观点主要发育于中新元古界地层中。

照片5 飞来峰Photo 5 Feilai Peak

4 地质遗迹综合评价

4.1 定性评价

（1）科学价值

公园地质遗迹资源十分丰富，类型多样，集中成片成带出现，科学价值高，景观秀丽多彩。早在20世纪30年代，我国老一辈地质学家高振西、高平和潘钟祥等分别对蓟县中新元古界地层和盘山花岗岩作过研究。其中，中新元古界剖面是公园内核心地质遗迹。

中新元古界剖面系统记录了距今16.5亿年到7.8亿年间的地质历史和事件，以地层齐全、出露连续、保存完好、构造简单、化石丰富、顶底界线清楚、岩石变质浅而闻名于中外地质学界[14]，被国际地科联组织推荐为同时代地层的“层型剖面”的候选剖面。剖面反映了当时的古环境、古气候、古构造、古生物以及各种矿产、水资源等自然信息。宏观藻类化石群的发现，对研究生命起源具有重大意义；古火山活动遗迹和世界唯一的锰方硼石矿床都是极其重要的地质遗迹。正如李四光教授称“与欧亚大陆同时代地层相比，恐无出其右者”。

石英砂岩峰林地貌景观区保留了河流相交错层理、斜层理、水平层理等沉积作用形成的地质遗迹；盘山岩体节理裂隙发育，球形风化强烈，形成巨石—石蛋山花岗岩地貌；府君山景区内，保留有蓟县逆掩断层和构造窗等复杂构造现象，同时也是曾经著名的“蓟县运动”“府君山组”的命名之地。

（2）审美价值

中新元古界剖面出露完整、直观，波痕、斜层理、双向交错层理，风暴沉积、雨痕、干裂、水下冲痕等沉积遗迹形象丰富，叠层石及古生物化石层位多，种类齐全，保存好，极富视觉观赏性；石英砂岩峰林地貌景区群峰奇秀，峡谷幽深，发育于峰林之上动物形象奇石、节理断裂所形成刀劈斧剁般的一线天、地层叠置、层理规整的万卷天书形成瑰丽多姿的自然风景；盘山花岗岩节理及球形风化形成形态各异的险峰、奇石，类型多样的花岗岩地貌是“花岗岩地质地貌的天然博物馆”；黄崖关断崖直立如墙，气势恢宏，九龙山秀峰、怪石、溶洞多姿多彩、千奇百怪。公园内容丰富、风景绮丽的地质资源是大自然奉献给人类的瑰宝。

（3）科普价值

公园是研究地球46亿年演变历史中近10亿年的“大地史书”，丰富的宏观藻类化石群是研究生命起源的理想场所，是花岗岩地貌、碎屑岩沉积地貌、构造形迹及构造地貌等形成、风化与侵蚀过程不可多得的典型天然教科书。可作为岩石学、构造地质学、古生物地史学、地球动力学、自然资源学、矿物学等专业院校学生理想的教学、实习基地。也可引导中小学生和广大游客认识公园地质遗迹的形成演化历史和发育过程，对普及科学知识，爱护地球，具有重要意义和作用。

（4）旅游开发价值

公园内保存着大量极其珍贵的地质遗迹和地质奇观，群峰俊秀、峡谷幽深、空气清新怡人，科研科普价值高、观赏性好，同时公园自然风景独特、人文景观驰名，适合旅游览胜、休闲度假和地质科学考察，亦适合开展如登山、科考、生态体验等专项活动，能满足不同层次旅游的需求。

根据公园地质遗迹景观价值评价及同类型地质遗迹对比分析，得出公园地质遗迹综合价值定性评价结果（表2）。

表2 公园地质遗迹定性评价依据及结果Table 2 Basis and results of qualitative evaluation of geological sites in the park

4.2 定量评价

参考《中国国家地质公园建设技术要求和工作指南》与《国家地质公园规划编制技术要求》中关于地质遗迹景观评价的原则和指标，按科学价值、美学价值、科普教育价值及旅游开发价值为主，并结合公园地质遗迹定性评价依据（表2）对公园主要地质遗迹进行进行打分、评比，最后形成公园地质遗迹的综合价值等级。

（1）评价指标

公园内的地质遗迹景观点（区）的等级评价，按地质遗迹的价值评价和条件评价两个方面进行（表3），并分别选出相应的评价指标。其中，价值评价主要有科学价值、美学价值、历史文化价值、稀有性和自然完整性等五个评价指标；条件评价有环境优美性、交通状况、安全性、环境容量和可保性等五个评价指标[15]。同时对两个评价因子和10个评价指标，通过综合评价分别给出权重。

表3 地质遗迹评价因子及评价指标权重Table 3 Evaluation factors and evaluation index weights of geological sites

（2）评价标准

地质遗迹评价因子中的每个评价指标按100分计数，划分为世界级、国家级、省级、县级四个档次，并给出每个评价指标的评价内容。

（3）地质遗迹景观等级确定及划分

计算公式：A=∑Ci·∑Xi·Fi

其中：A=综合得分；Xi=i项指标得分；Fi=i项指标权重；Ci=i评价因子权重。

根据此公式可以计算出各类地质遗迹景观点(群)的遗迹评价综合得分，再按照地质遗迹和地质景观的重要性划分地质遗迹景观点(群)等级标准，根据重要性划分为四个等级如下：

遗迹评价综合得分100～95分，属世界级；遗迹评价综合得分94～80分，属国家级；遗迹评价综合得分79～65分，属省级；遗迹评价综合得分64～50分，属县级；综合得分低于50分的地质遗迹认为不具有地质景观意义，不参与评价。

（4）定量评价结果

对公园内的368处主要地质遗迹景观点（区）进行评价，结果如下：公园有世界级地质遗迹景观点（区）46处，占评价地质遗迹景观点总量的12.50%，主要为中新元古界剖面类遗迹；国家级地质遗迹景观点（区）23处，占评价地质遗迹景观点总量的6.25%，主要包括中新元古界剖面地层典型岩石；省级地质遗迹景观点（区）58处，占评价地质遗迹景观点总量的15.76%，主要包括古生物类地质遗迹；县级地质遗迹景观点（区）241处，占评价地质遗迹景观点总量的65.49%，主要有石英砂岩峰林地貌类、花岗岩地貌、黄崖关断崖、九龙山碳酸盐岩地貌类、府君山构造类地质遗迹。公园主要地质遗迹景观资源等级评价结果见表4，各级别比重见图2。

表4 天津蓟县国家地质公园主要地质遗迹评价等级Table 4 Evaluation grade of main geological Heritages in Tianjin Jixian National Geopark

图2 公园不同等级地质遗迹比例Fig.2 Proportion of geological sites of different levels in the park

5 结语

天津蓟县国家地质公园地处京津唐三角地带，地理位置优越，交通方便。在漫长的地质历史中，园区内发育了丰富的地质遗迹资源，具有较高的科学价值及观赏价值。公园主要地质遗迹有地质（体、层）剖面、地质构造、古生物、矿物与矿床、地貌景观、水体景观、环境地质7大类；地层剖面、构造形迹、古生物遗迹等16类；全国性标准剖面、区域（大型）构造、中小型构造、古无脊椎动物等22亚类。

对公园内的368处主要地质遗迹景观点（区）进行综合评价，结果如下：公园有世界级地质遗迹46处，占评价地质遗迹景观点总量的12.50%；国家级地质遗迹23处，占评价地质遗迹景观点总量的6.25%；省级地质遗迹58处，占评价地质遗迹景观点总量的15.76%；县级地质遗迹241处，占评价地质遗迹景观点总量的65.49%。

公园内除中上元古界景区和府君山景区，其他景区都为封闭景区，公园内人类活动较频繁，根据地质遗迹等级和可保护性等因素，科学划定公园核心保护区和缓冲区，以保障园区内正常的旅游开发和生产生活不受影响；加强园区内地质遗迹的巡查监测和日常维护，保护珍贵的地质遗迹和科普设施不受人为破坏。